CC BY
20
УДК 62-158.6 : 66-932.2
К. Ю. МЕЛЬНИКОВ С. Д. УГРЮМОВА
Дальневосточный государственный рыбохозяйственный технический университет, г. Владивосток
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА НА НАКЛОННОЙ ВИБРИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
Проведен анализ экспериментальных данных, полученных на вибрационном стенде при различных факторах, влияющих на коэффициент трения груза о поверхность и вывод математической модели движения в зависимости от степени орошения водой, угла наклона колеблющейся поверхности, частоты и амплитуды колебания.
Ключевые слова: вибрация, сортирование, ориентация, трение, орошение.
При механизации и автоматизации обработки, например, рыбы одной из важных проблем является сортирования но размерам. Сортирование необходимо для обеспечения качественной работы рыборазделочных машин, обрабатывающих рыбу определенных видов и размеров, и особенно тех машин, которые не имеют автоматической настройки перемещения режущих инструментов на оптимальный рез с целыо экономичной разделки. Предварительное сортирование повышает выход сырья после разделки и улучшает его качество.
Для качественного проведения сортирования можно применять только безотрывные режимы движения. В противном случае наблюдается дезориентация рыбы относительно параметра сортирования, а многочисленные удары приводят к ухудшению консистенции тела рыбы. Безотрывные режимы будут гарантированы, если нормальная реакция сохранит положительное значение за весь период колебаний, даже если переносная сила инерции принимает максимальное значение.
Для сравнения результатов экспериментальных и теоретических исследований необходимо иметь данные о коэффициентах фения рыбы, помещенной в калибрующую щель, образуемую между рабочими органами решетки. Коэффициент трения А/ определяли на рабочих органах, установленных горизонтально на столе вибростенда. Столу сообщали гармоничные колебания с частотой меньше критической, при которой рыба не перемещалась по щели. Затем изменили частоту колебаний до тех пор, пока рыба не начнет двигаться. Частоту, при которой начиналось движение рыбы, принимали за критическую.
Получив критическую частоту сог . определяли ко-эффициенттрения покоя при ориентации рыбы головой вперед:
АсоТ
/;=—■ г £
где <ол — частота колебаний критическая.
Коэффициент трения покоя Гх определяли на наклонном столе. Рыбу укладывали в щель головой вверх и стол наклоняли так, чтобы сопротивление движению хвостом вперед было меньше, чем головой вперед. Критическая частота колебаний движения хвостом вперед в данном случае будет меньше критической частоты движения рыбы головой вперед, и рыба двигается хвостом только вперед. В данном случае коэффициент трения определяли по формуле:
Лиг
----------
х
(2)
(1)
Кинетический коэффициен т трения определяли па горизонтальном и наклонном столе по средней скорости перемещения рыбы, когда она двигалась только вперед за цикл колебаний. Для фиксированных максимальных ускорений колебаний виброплоскостью использовали таблицы, составленные С. И. Брилем [ 11. При определении адгезионной и деформационных составляющих коэффициента трения рыбу помещали в щель между двумя параллельными пластинами. Адгезионную составляющую определяли по средней скорости перемещения рыбы по колеблющему лотку. Опыты проводились и при орошении поверхности стола пленкой воды. При небольшом значении плотности орошения Г = Он-750 кг/м ч величина коэффициента трения практически не изменялась (рис. 1), при увеличении плотности орошения Г до 1 ООО кг/мч толщина пленки жидкости увеличивалась, продвижение тушки рыбы но лотку ускорялось, скорость скольжения увеличивалась, что объясняется уменьшением значения коэффициента трения, при более значительных величинах плотности орошения чушка рыбы срывалась, устойчивого движения полотку не наблюдалось, что позволяет говори ть о том, что величина коэффициента трения, влияющая на скорость перемещения рыбы [2|, зависит не только от ориентации поверхности — горизонтальной или наклонной, по и от плотности орошения поверхности и от
1
, 4
Г к г--.. V "а \ 26 К лм р—^
I "К ^ : 1 г • и —■
г 2а V “
200 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 * Г. кг/м ч
Рис. 1. Зависимость кинетического коэффициента трения рыбы (сельди тихоокеанской) от плотности орошения поверхности (а - головой вперед; б - хвостом вперед):
1 - по поверхности из нержавеющей стали; 2 - по поверхности из оргстекла
»• ,№С
Рис. 2. Зависимость скорости перемещения рыбы (сельди тихоокеанской) от плотности орошения:
1)1- V-образный профиль; 2 - и-образный профиль; 3 - I 1-образный профиль (<р^18п; пресная вода;о>=50 с1);
2) 1а - V-образный профиль; 2а - и-образный профиль; За — и-образный профиль (ф=18°; 5=34,7 %0; «о=50 с'1)
режимных факторов колебания поверхности: частоты и амплитуды колебания.
Зависимость коэффициента фения от перечисленных факторов можно представить:
(3)
где Л - амплитуда колебаний, мм; м частота колебаний, мим1; Г плотность орошения, кг/м ч; (р — угол наклона поверхности, фад; Р — сила трения; г — напряжение среза пленки между рыбой и поверхностью; 5 — площадь фрикционного кон такта.
(4)
Значения В и показатели степени п, и т.д. определяются математической обработкой экспериментальных данных.
Движение рыбы по сортирующей щели различного профиля, орошаемой как пресной, так и морской водой при изменяющейся плотности орошения представлена в координатах:
1 п гл 5 = соп.5/1 пресная вода
1. и> = /(/*) при \ ;
- < сопб1 Г 5 = 34,7°/
т — (,ши( | О — ич, I I т
5 = сол${ 1 пресная вода
/П-сипли О —04./^
Исходя из теоретического описания механизма движения тушки рыбы по сортировочной щели 13). скорость продвижения пропорциональна ускорению колебаний сортировочной решетки. Скорость возрастает при увеличении плотности орошения вибрирующей поверхности. Суммарная скорость продвижения будет представлять собой:
И'
(5)
гдеигпи - скоростьпоступательногоднижения; и/в — вибрационная скорость; мп{юВ1 — скорость проталкивания.
Как показали визуальные наблюдения процесса перемещения рыбы, имеются два периода перемеще-
ния: усюйчивое при плотности орошения до 1750кг/м ч и период, который характеризуется срывом тушки с поверхности.
Экспериментальные исследования проводились в пределах следующих параметров
А - амплитуда колебаний (0-т-15), мм;
О) — частота колебаний (0+70), с'1;
Г - плотность орошения (0+2000), кг/мч;
<р — угол наклона поверхности (0+25), град;
П — профиль сортирующей щели (У-образный, и-образный, и-образный);
т - масса рыбы (0,04+0,14), кг;
5 - соленость морской воды (0+34,4), %0.
Степень влияния плотности орошения поверхности для продвижения тушки рыбы на скорость в зависимости от профиля калибрующей щели, концентрации орошаемого раствора, угла наклона поверхности представлена в виде графической зависимости (рис. 2).
Ранее нами установлено, что основными факторами, влияющими на скорость перемещения рыбы в щели являются: ускорение колеблющейся решетки Ал/2, масса рыбы ш, угол наклона решетки (р, плотность орошения Г, форма калибрующей щели:
и>= Я,(л<у2)"' ,<ра,,Гп\тп\5'н. (б)
Обработка экспериментальных данных, представленных в виде графических зависимостей, позволила получить ряд эмпирических зависимостей скорости от перечисленных выше факторов:
н*=Л,(Лй>2)’ , (7)
w = /425ч> 2. (8)
w = Аъ(р° ^, (9)
w=A4r°\ (10)
w = Аітал. (И)
На основании обработки плана экспериментов получено расчетное уравнение регрессии в логарифмическом масштабе:
у* = -0,4 + 0,2*’ + 0.05*2 + 0,055*,’ +
+ 0,061*; + 0,031*’- (12)
Расчетная зависимость скорости от перечисленных факторов имеет вид:
и. = 3, М 0"5 ( Лаг )” ■ т"1 ■ ■ Г°* ■ 5 . (13)
Анализ зависимости (13) и результатов эксперимента позволил сделать вывод что решающее влияние на величину скорости перемещения оказывают вибрационные параметры, плотность орошения поверхности и, в меньшей степени, угол наклона, масса тушки и соленость воды.
Библиографический список
1. Бриль, С.И. Загрузочные устройства рыбообрабатывающих машин. Конструкция, теория, расчет / С.И. Бриль. — М.; Пищевая промышленность, 1980. — 184 с.
2. Гончаревич И.Ф. Вибрационная техника в пищевой промышленности / И. Ф. Гончаревич. 11.Б. Урьев, М.А. Телейсник. — М. Пищевая промышленность, 1977. — 278 с.
3. Грачев, Ю.П. Математические методы планировании экспериментов / Ю.П. Грачев. — М.: Пищевая промышленность, 1979. - 200 с.
МЕЛЬНИКОВ Константин Юрьевич, доцент кафедры «Пищевая инженерия».
Адрес для переписки: e-mail: melnikov_k_j@mail.ru УТРЮМОВА Светлана Дмитриевна, доктор технических наук, профессор кафедры «Пищевая инженерия».
Статья поступила в редакцию 30.09.2009 г.
& К. Ю. Мельников, С. Д. Угрюмова
КнижнсГя полка
Биронт, В. С. Теория термической обработки металлов [Текст]: учеб. для вузов по специальности «Металловедение и термическая обработка металлов»/ В. С. Биронт; Сиб. федер. ун-т. — Красноярск : Изд-во Сиб. федер. ун-та, 2009. — 539 с.: рис., табл. — Библиогр.: с. 504-505. — Алф.-предм. указ.: с. 523-532. — ЮВЫ 978-5-7638-1186-5.
В учебнике изложена теория основных процессов, развивающихся при термической обработке сталей, чугу-нов, цветных металлов и сплавов. Проанализированы структурные изменения, которые протекают при отжиге, закалке, старении, отпуске, химико-термической, де(|юрмационно-термической и других комбинированных видах обработки. Рассмотрены теплофизические аспекты операций термической обработки и их связь со структурным состоянием сталей и сплавов.
Рыков, С. П. Проектирование металлорежущего инструмента [Текст]: учеб. пособие для вузов по специальности «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» / С. П. Рыков, А. Г. Схиртладзе, В. Л. Хренов; Твер. гос. техн. ун-т. — 1-е изд. — Тверь: Изд-во ТГТУ, 2008. — 139 с.: рис., табл. — Библиогр.: с. 138-139. — ISBN 978-5-7995-0416-8.
Изложены методики организации и проведения курсового проек тирования металлорежущего инс трумента, расчета специальных режущих инструментов для заданных условий обрабо тки, предложены типовые задания на проектирование.
